EES：理解原位外溶金属纳米粒子在烧绿石氧化物载体上的协同金属-氧化物相互作用，以增强水分解- 大数跨境

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EES：理解原位外溶金属纳米粒子在烧绿石氧化物载体上的协同金属-氧化物相互作用，以增强水分解

科学材料站

2021-03-06

导读：该工作证明了合理设计的杂化催化剂，通过金属纳米粒子在B位镍取代的钌酸铅烧绿石氧化物上的原位脱溶过程，提高了析氧反应和析氢反应活性。

文章信息

面向燃料电池的具有超稳定氧还原性能的共面铂碳纳米网

第一作者：Myeongjin Kim

通讯作者：Myeongjin Kim*，Byung-Hyun Kim*，Seung Woo Lee*

单位：庆北大学，韩国能源研究所平台技术实验室，美国佐治亚理工学院

研究背景

由于对环境问题的日益关注和对化石燃料的依赖，可再生能源的有效利用被认为是我们社会的一个主要挑战。太阳能驱动的水分解成氢气(H2)和氧气(O2)是提供绿色和可持续能源的一个重要策略。因此，水电解槽在以化学燃料的形式储存太阳能方面发挥着重要作用。与在苛刻的酸性条件下运行的质子交换膜水电解槽相比，碱性水电解槽具有使用具有成本效益的过渡金属电极的优势。

在水电解槽中，阳极的析氧反应(OER)比阴极的析氢反应(HER)需要更高的过电位，这是由于与O=O键形成相关的水氧化动力学缓慢。因此，OER催化剂的研究已经付出了相当大的努力，特别是通过关注过渡金属基二元氧化物和钙钛矿(ABO3)。

此外，铱和钌烧绿石氧化物，A2B2O7-δ(B = Ir或Ru)最近显示出在碱性和酸性条件下作为OER催化剂的巨大潜力。另一方面，在各种碱性HER电催化剂中，铂和铂合金显示出最高的活性，虽然镍和镍合金已用于商业水电解槽。然而，铂的高成本限制了其实际应用，镍的高过电位限制了水分解效率。

文章简介

庆北大学Myeongjin Kim，韩国能源研究所平台技术实验室Byung-Hyun Kim，美国佐治亚理工学院Seung Woo Lee 教授在知名期刊Energy & Environmental Science 上发表题为“Understanding synergistic metal–oxide interactions of in situ exsolved metal nanoparticles on pyrochlore oxide support for enhanced water splitting”的研究工作。

该工作证明了合理设计的杂化催化剂，通过金属纳米粒子在B位镍取代的钌酸铅烧绿石氧化物上的原位脱溶过程，提高了析氧反应和析氢反应活性。

操作性X射线吸收光谱测量和密度泛函理论计算的结合表明，在原位脱溶过程中，烧绿石氧化物载体中产生的氧和阳离子空位可以降低电荷转移能量，从而促进脱溶金属纳米粒子-氧化物载体以及混合催化剂-电解质之间的电荷转移。

这些发现建立了用于高效水分解的复杂混合催化剂的结构-性质关系，为设计用于其他电化学反应的各种混合催化剂提出了新的策略。